高清技术在安防监控行业的应用及瓶颈
来源：安防监控网
真正的高清从前端开始，每一路图像都要达到高清分辨率，才能保证视频采集、编码、传输、浏览、录像、回放等全面高清。高清监控涉及到视频监控的诸多环节，如前端的摄像机信号采集，传输，再到记录存储以及显示。也就是说，高清在工程中的应用，要包括高清摄像机、高清球机、高清云台、高清视频编码设备或管理平台、存数系统、浏览、显示等等。
高清监控的优势
对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的技术指标。图像越清晰，细节越明显，辨识效果才能更佳。其优势主要有以下几点：
以提供高分辨率图像获得更多的视频信息
高清摄像机一般可以做到1280x960、1920x1080、2048x1536甚至2560x1920的分辨率，在同样的环境下，高清可以提供清晰细腻的图像，能够更好地捕捉细节，实现目标清晰可辨。
视频覆盖面更广
在监控范围覆盖区域相同的条件下，一台百万像素网络摄像机可以替代原有的2或3台标清摄像机，甚至更多。对于广视角大范围监控密集型场所，如机场、交通、卡口、银行、周界等，只需部署少量的百万像素网络摄像机就可以达到以前的效果。
支持更高的帧率，图像流畅度高
720p和1080i/1080p都可以支持60帧/秒，其图像流畅度比标清要高一倍。支持大屏显示，16：9宽屏显示，可以大大增强用户的观看体验。
高清晰画质为智能监控提供有利条件
高清监控可以提供更多内容，更多细节的高清晰的画面，从而为智能监控的应用创造条件。
高清监控发展现状
“高清晰”一直是安防监控技术的永恒主题，无论是实时监视还是事后回溯都对图像清晰度有很高的要求。只有清晰可辨的丰富细节画面对于监控才有意义。对于智能监控而言，高清时代的到来也促成了智能监控的快速发展。
2010年被业内称为是高清元年。在过去的一年多里，我们看到各主流安防生产商纷纷推出高清摄像机。目前，有许多数字监控项目都采用了高清产品，但其中大部分都是局部点位监控需要，并非整个项目都需要上高清的产品。高清需求主要用在道路监控抓拍录像，人员流动大的地区或监控范围广的区域抓拍人脸快速锁定目标等。高清监控最常见的应用方式是与智能监控系统相结合，高清提供的高分辨率的图像为智能监控的智能分析提供了有利条件。
需突破的瓶颈
我们知道高清视频监控要包括从前端的视频采集到中间的传输、后端的视频存储、显示设备等一些列的产品都需要达到高清监控及传输的要求，否则任何一个环节不能满足要求高清监控都将没有意义。高清监控的普及还必须打通各个环节的技术难点。
传输带宽
首当其冲的当然是传输带宽的问题。分辨率越大、清晰度超高，意味着在进行数据传输的时候码流也会增大，增加网络带宽压力。使用光纤传输可以满足带宽，但是光纤传输的综合建设成本高，也不可能在大的范围内全部使用光纤传输。
视频的存储
其次就是视频的存储问题。采用高清摄像机视频存储占用的空间大大增加，以720P监控为例，每小时录像大约占用硬盘4G-8G，压缩后也要达到3G左右的容量，录像容量的翻倍，成本也增加了很多。而且大流量的数据流存储对存储硬件本身的要求也大大提高了。
集中管理系统技术
再次是集中管理系统技术要求过高的问题。要实现真正的高清监控，必须从视频源的采集、视频信号的编码压缩、视频信号的传输、视频的浏览、录像文件的回放等环节全面支持高清。这样对于整个系统的技术要求非常高。而且对于集中控制管理软件的标准也相对提高。
成本价格
最后还有价格及成本问题。各环节的技术及硬件成本均增加了很多，对于高清的普及而言，无疑是一个巨大的阻力。
随着科学技术的不断向前发展，各大厂商的争相关注，市场的需求以及相关政策的推动，相信在未来几年内，我们就能突破这些瓶颈限制，让高清视频监控实现其固有的价值。
高清产品行业应用分析
就目前的重点行业需求看，在道路交通、城市治安监控、机场、地铁、金融银行、海关、边防安检等需要严格加强安全防范的领域会对高清有强烈的需求。在其他领域的应用也在不断扩展，如水利电力、远程医疗视频教学、环境检测等。下面针对典型的行业应用进行分析：
道路监控
在道路监控中，如何看清楚在高速公路上超速行驶车辆的牌照?在十字路口，如何有效抓拍到违规驾驶的车辆车牌?在路桥等自动收费口，如何获取到来往车辆的车牌信息?在智能交通系统中如何获取高清晰画面，以帮助智能分析软件实现智能监控应用?高清视频监控能够很好的解决道路监控中的诸多需求。
前端的高清摄像机能够获取高清晰度画面，通过与智能交通相结合，大大提高了图像细节分析的准确率，从而使智能监控发挥更实际的作用。
公安监控系统
经了解，在公安系统应用中，绝大多数的模拟摄像设备均不能满足公安调查取证的需要。传统模拟摄像机传输的视频图像模糊不清，在夜间违法行为高发时间，视频图像无法辨认清楚人脸。每当画面人物较多或者动作较快时图像效果就更差。高清摄像机的应用，能够提高视频监控的清晰度，为公安系统带来最佳的图像效果。高清丰富的画面细节，覆盖范围广等特点，可以在人流、车流密度的公共场所得到很好的应用，对于可疑人员，放大后也可以看清楚人的面部细节特征。通过与视频智能分析技术相结合，为智能监控提供了高清晰的视频画面分辨率，有效提高了智能预警的可靠性。
金融银行
金融行业是最早使用视频监控设备的行业之一。
自2000年，金融行业的监控系统从模拟升级到数字，但是清晰度却没有跟着升级。作为一个高风险行业，其犯罪活动具有快速、突发、隐蔽的特点。如何能够在关键位置和关键时段快速、准确捕获现场的细节成为银行保卫部门的一个重要课题。而高清视频就是最直接的解决手段。高清提供高分辨率视频图像，对于可疑人员的面目特征清晰可辨，结合智能分析技术，可第一时间发现，并自动跟踪，及时制止犯罪行为的发生。
学校
经过2010年4月份至5月份的几起重大校园恶性报复事件后，校园的安全防范建设受到国家相关部门的高度重视。校园安防升级后，对高清产品的应用也有一定的需求，但并不是全系统应用，主要为点位需求，比如在校门口，围墙周界，操场等学生密集、流动大的场所需要安装高清摄像机监护学校学生安全，发现可疑人员，自动追踪并报警通知学校保卫人员。
机场，港口等公共场所
机场，港口等场所具有人口流动大、人员复杂等特点，是犯罪分子经常出没的地方。在拥挤的人群中，如何能够迅速准确的找到目标?如何及时发现可疑人员，并第一时间制止犯罪行为的发生?通过在出入口，售票大厅，候车厅等监控区域部署高清摄像机获取清晰画面并高清存储，在发生纠纷时需要获取重要的高质量视频证据时显得非常重要。
制约发展的高清瓶颈
一、高清技术瓶颈和障碍明显
影响高清规模化应用的瓶颈，首先是技术问题，高清的推广在技术上还存在障碍。例如，CCD传感器的功耗、CMOS传感器的宽动态问题。其次是产品价格还偏高。再次是用户的认识和接受有个过程。
目前，市场上主要的高清监控设备是高清摄像机。在成本，低照度和灵敏度等关键问题上，大部分高清摄像机表现的并不尽如人意。目前IP高清摄像机用到的芯片有两种，一种是CCD的，这种芯片的技术比较成熟，但是成本较高;而另一种CMOS芯片则较为便宜，但是它的缺点是在低照度的情况下噪点较多。由于大部分的高清摄像机都采用CMOS传感器，其对光线的灵敏度较低，即使是采用百万像素CCD的传感器也要比普通的低照度CCD灵敏度也要低许多。到了夜间就是漆黑一片，而监控大部分所要防范的时间段恰恰又是在夜间，这样就会使期望值很高的视频高清系统成了一个摆设。
传统模拟摄像机厂家在加工生产上具备一定的经验与基础，但是在数字高清摄像机的网络视频标准未形成与推广开来时，厂家既要做前端摄像机，还要开发生产后端录像机及监控软件，这是以加工为主的模拟摄像机厂家们之前普遍缺乏积累的。另外，数字高清摄像机内感光器的光学与图像处理等技术，厂家们大多没有这方面的开发积累。传统普通网络摄像机与视频服务器的厂家，他们会在后台软件方面积累一定经验，但是同样会遇到模拟摄像机厂家们一样的阻力。半导体公司则希望做出完整的技术方案，希望任何公司都能生产，但是也同样受限网络视频标准的形成与推广，半导体公司必须提供各种感光器的低照度、红外、宽动态等全系列摄像机与丰富的后端录像设备及核心软件，从而吸引大量没有研发的加工厂家变成百万高清产品厂商。这比之前模拟时代半导体免费提供摄像机方案还要复杂。
二、传输和存储挑战大
高清的应用还只是在一些行业的解决方案上，在一些行业领域有一些应用，在常规的监控市场，高清监控还没有铺开，网络环境这个硬指标也是限制高清视频监控推广的一个重要因素。从技术标准上来讲，720P的分辨率是目前普通标清CIF的9倍左右，1080P的分辨率则是目前标清CIF的20倍左右，前端采用高清摄像机无疑会带来庞大的数据流，而系统能否实现高清，首先面临的则是传输系统能否接纳如此庞大的高清数据流。
目前IP高清监控的传输都是采用网络的方式，它是不可以接入传统监控系统的，传统的监控系统采用高清接入只能采用SDI或SCDMA的传输方式。这种传输方式的传输距离有限，只能通过光纤链路来实现，但相关配套设备的高清化刚刚起步，设备成本非常高。并且即使采用光纤传输，也只是解决了实时浏览的问题，视频信息的存储依然无法摆脱编码压缩和IP传输。
网络高清摄像头是高清监控系统的主力军，因而网络传输已成为目前高清监控最经济型的传输方式选择，但是同样受着网络带宽的约束。网络传输的方式有三种，一是3G无线网络，二是无线专网，其三是光网络。如果传输高清视频，今天的3G无线网络达不到要求。高清视频上传需要2MB带宽，而今天WCDMA和CDMA2000的上传带宽只有600KB到800KB，TD-SCDMA带宽要更窄一些，而这样的带宽条件只能传输分辨率较低的4路CIF或一路D1，还传输不了高清视频。以目前基础的百万像素高清720P规格计算，码流约是D1的2倍，带宽达到4M左右，而采取1080P计算，码流更是D1的5倍，所用带宽约为10M。以100M以太网为例，在确保流畅的前提下，实际上同时只能承载5路左右的高清图像，但如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大。换成千兆以太网可以承担几十路，对于小规模高清监控系统，可以有效解决，对于大工程而言，传输性能就会成为绊脚石。
同时，高清就意味着高码率高分辨率，这不仅是单单对监控硬盘具有更大的考验，而是对于整个存储系统的容量、性能、成本都是不小的挑战。以最基础的720P高清监控为例，正常每小时录像需要的大约硬盘容量为4G8G/小时，出于经济性考虑，降低每小时视频录像可压缩到3GB左右容量。以此为例，按一个月保存时间计算，8路监控大约17T(17000G)容量左右，由此折算单单硬盘的价格就达万元左右。录像容量的翻倍，必然导致存储成本的翻番。
高清应用的投入相对偏高，这主要体现在基础设施投入和系统本身的投入上。高清系统的部署对于存储、网络带宽等基础配套设施的要求，要比标清系统更高;而高清设备本身的成本也会高于标清产品不少。从用户考虑，目前市场并不成熟，高清监控的昂贵成本并不符合一般安防市场的要求，人们更倾向于采用网络视频监控、甚至数模混合系统，毕竟，整个安防工程的成本对于中国安防市场来说，还是相当高昂的。对于众多的普通用户而言，投入成本是影响他们进一步选择的重要因素之一。
